【文章內(nèi)容簡介】 kW。 選用的發(fā)動機最大功率為108kw。 。 。 。 所以螺旋槳可以得到的最大功率為 。 滿足海上行駛所需要的功率。 波浪對阻力和快速性的影響（1）車輛在波浪中航行將產(chǎn)生縱搖，橫擺，和升降阻力，因此會引起阻力增加和航速降低。一般認為，引起阻力增加的主要是縱搖和升降運動所致，橫搖次之，而且所增加的阻力至于車輛的振幅等參數(shù)有關(guān)（2）波浪遇到車體時，被車體反射而產(chǎn)生反射水波。反射水波的能量正是車輛阻力增加值的一部分。水陸兩棲快艇總阻力 （4—13）式中： 路上行駛阻力的計算 抗沉性計算 本章小結(jié)本章主要敘述了總體方案的具體選擇。在上一章確定的外形的基礎(chǔ)上，進行了總體質(zhì)量的計算，計算了重心的位置。還計算了水中以及陸地上行駛時受到的阻力，并根據(jù)選取的發(fā)動機的功率校驗了可行性。最后進行了防沉性的計算。第5章 分動器的設(shè)計 分動器的原理和初步設(shè)計 分動器是水陸兩棲快艇水陸轉(zhuǎn)換的重要轉(zhuǎn)換機構(gòu)，起到水陸轉(zhuǎn)換的作用。通過換擋機構(gòu)，改變分動器的輸出軸，從而達到水陸轉(zhuǎn)換的功能，具體的設(shè)計如下面的敘述。 分動器原理通過分析比較，得分動器原理圖如圖51所示。圖51分動器原理圖在圖51中，軸1為輸入軸，與變速器輸出軸相連。軸3為輸出軸，通過一系列傳動裝置與螺旋槳相連。軸4為另一個輸出軸，軸端有一錐齒輪與后橋上另一個錐齒相連，構(gòu)成主減速器。5為接合套，圖示位置皆處于空檔狀態(tài)。通過撥叉撥動5向左移動可接通驅(qū)動橋，撥動2向左移動可接通螺旋槳，同時使5向左移動則同時接通后橋和螺旋槳。 初步計算 分動器齒輪傳動設(shè)計分動器內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)速較高，為減小沖擊和噪音，提高壽命，該齒輪副選擇斜齒圓柱齒輪傳動。按表51中變速器在不同檔時的最大轉(zhuǎn)矩及對應(yīng)轉(zhuǎn)速計算。已知條件：小齒輪輸入轉(zhuǎn)矩：小齒輪轉(zhuǎn)速： 傳動比： 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級大、小齒輪均選用45號鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火處理，查表得齒面硬度。平均硬度為在之間，選用8級精度。 初步計算傳動主要尺寸因為是軟齒面閉式傳動，故按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計。 （53） 式中各參數(shù)為：（1）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩；（2）設(shè)計時，因v值未知，不能確定，故可初選載荷系數(shù)。本題初選??；（3）查表，取齒寬系數(shù)；（4）查表得彈性系數(shù)；（5）初選螺旋角，查表得節(jié)點區(qū)域系數(shù)；（6）齒數(shù)比；（7）初選，則。因為一對齒輪的齒數(shù)和以互為質(zhì)數(shù)為好，以防止齒輪磨損集中于某幾個齒上，而且為了保證最低車速不低于50km/h，故取，反算傳動比得重合度軸面重合度：查表得重合度系數(shù)；（8）查表得螺旋角系數(shù)；（9）許用接觸應(yīng)力由式44計算： （54）查表得接觸疲勞極限應(yīng)力為：。小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為： （55）式中： —小齒輪轉(zhuǎn)速4000r/min； a—齒輪轉(zhuǎn)一周，同一側(cè)齒面嚙合的次數(shù)，a=； —齒輪的工作壽命，h。 取齒輪壽命為8年，每年工作日按250天計算，每天工作時間，即該水陸兩棲快艇在陸上行駛時間按5小時計，則： 大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 查得壽命系數(shù)： 取安全系數(shù)，得： （56） （57） 故?。? 初算小齒輪1的分度圓直徑，得 確定傳動尺寸 校核齒根彎曲疲勞強度 （513） 式中各參數(shù)：（1）值同前；（2）齒寬；（3）齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)當量齒數(shù)： 查表得：（4）查表得重合度系數(shù)（5）查表得螺旋角系數(shù)（6）許用彎曲應(yīng)力，由式計算，查表得彎曲疲勞極限應(yīng)力：查表得壽命系數(shù)，安全系數(shù) 故： 滿足齒根彎曲疲勞強度。 齒輪傳動其它幾何尺寸計算（1）齒頂圓直徑：式中 為齒頂高，得： （2）齒根圓直徑： 式中 為齒根高， 得： 分動器傳動軸的計算 材料的選擇選用45號鋼，選用正火回火，毛坯直徑小于100mm，硬度（HBW）為170~217。 軸徑的初步計算 軸承的選擇根據(jù)初選的軸的直徑，再根據(jù)階梯軸的特性，安排各段軸的直徑大小，因為有比較小的軸向力，因此選取角接觸軸軸承，輸入軸和螺旋槳輸出軸的軸承選取為7009C，后輪輸出軸兩端選取為7012C。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖51 輸入軸部分圖52 螺旋槳輸出軸部分 圖53 后輪輸出軸部分 各個軸的具體尺寸詳細見圖紙。 軸的強度校核計算考慮到螺旋槳輸出軸的軸徑最小，故主要對其進行強度校核。（1） 軸的計算簡圖軸的計算簡圖及具體尺寸見圖54（a）。（2） 計算支承反力在水平面上 == =1376 N （516） =1376=501N （517）垂直面內(nèi)的支反力： == N == N水平面內(nèi)的支反力： = = N（3） 計算彎矩 垂直面內(nèi)： （518） mm Nm 水平面內(nèi)： m （519） 總彎矩： Nm （520）（4） 繪制彎矩圖如圖54（d）、（f）、（g）。 繪制轉(zhuǎn)矩圖如圖54（h）。（5） 校核軸的強度根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩、轉(zhuǎn)矩圖對危險截面進行強度分析。按第三強度理論有： = （521） 式中： — 軸的計算應(yīng)力，單位：MPa —軸所受彎矩，單位： Nmm —軸所受轉(zhuǎn)矩，單位：Nmm —軸的抗彎截面系數(shù)，單位：mm —扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時，所以 （522） MPa查文獻得：=213 MPa故，即安全。圖54 軸的載荷分析圖（6） 校核鍵連接的強度所有的鍵都選為GB/T 1096—79 1035。聯(lián)軸器處的軸徑最小，對其進行校核。 （523）式中： —軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位：Nm —鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，平鍵，此處為鍵的高度；單位：mm —鍵的工作長度，A型平鍵，為鍵的公稱長度，為鍵的寬度；單位：mm —軸的直徑，單位：mm —最小的材料的許用擠壓應(yīng)力，單位：MPa所以有， （524）所以強度足夠。 分動器結(jié)構(gòu)設(shè)計及操作說明 換檔機構(gòu)為了避免沖擊、減小噪聲，在換檔過程中需用到同步器，它可以從結(jié)構(gòu)上保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達到同步之前不可能接觸。這里選用的是鎖銷式慣性同步器。換檔時，撥叉撥動接合套，接合套通過定位銷推動錐環(huán)與錐盤接觸。在錐環(huán)與錐盤接觸瞬間，鎖銷與接合套齒端斜面相接觸。在換檔過程中，兩接合齒輪轉(zhuǎn)速未一致前，鎖止面阻礙接合套前移，接合套不能與花鍵齒圈接合，反映在換檔時感到費力。在同步器錐環(huán)與被接合齒輪錐盤逐漸接合過程中，兩接合齒輪轉(zhuǎn)速趨于一致，此時鎖銷與接合套鎖止面壓力消失，撥動齒套無阻礙地推進，達到無沖擊嚙合。 換檔操縱裝置圖55 遠距離操縱的桿系傳動機構(gòu)簡圖因分動器與駕駛座距離較遠，不適合直接操縱，因此選用遠距離操縱裝置，原理見圖42所示。圖示位置分動器處于空檔位置。當向后拉動控制桿1時，通過桿系1帶動分動器內(nèi)后橋撥叉移動，從而接合分動器后橋輸出軸，使動力傳動后橋；同理，當向后拉動控制桿2時，通過桿系2帶動分動器內(nèi)螺旋漿撥叉移動，從而接合分動器螺旋槳輸出軸，使動力傳向螺旋槳。 本章小結(jié) 本章進行了分動器的設(shè)計，包括齒輪以及軸的設(shè)計和校驗，最后敘述了分動器的操作方式。第6章 輪胎收放系統(tǒng)、方向控制系統(tǒng)及密封 輪胎收放系統(tǒng) 概略當在水中行駛時，輪胎在下部露出部分對行駛的阻力比較大，影響行駛速度和流暢性，因此在設(shè)計基本成型后進行輪胎收放系統(tǒng)的大略的設(shè)計。 參考資料前后輪都采用雙橫臂式螺旋彈簧獨立懸架系統(tǒng)。本文的懸架系統(tǒng)參考了專利 US 2006/0148340 建立的，在原來懸架的基礎(chǔ)上加入了收放機構(gòu)。原專利如圖61所示。圖61 輪胎收發(fā)系統(tǒng)圖中112為上下三角懸架，16為輪胎支撐架，28為減震器，35為液壓泵，21可以直接連接輪胎的輪轂，通過液壓泵35的作用起到收放輪胎的功能。 簡略成型我在本文中只做比較簡單的設(shè)計，上下三角懸架使用相同的尺寸，保證在收起放下后始終使輪胎支撐架保持垂直，這樣就能保證輪胎始終能保持垂直狀態(tài)。具體的樣式如圖62，63所示。圖62 輪胎收放系統(tǒng)右視圖 圖63 輪胎收放系統(tǒng)俯視圖 方向控制系統(tǒng)該水陸兩棲快艇在路上行駛時采用齒輪—齒條式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其齒輪—齒條的結(jié)構(gòu)，使駕駛員在轉(zhuǎn)動方向盤的時候，將方向盤的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變成齒條的橫向移動，齒條在橫向移動的時候帶動轉(zhuǎn)向橫拉桿進行運動，拖動轉(zhuǎn)向節(jié)轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的大體樣式如圖63所示。圖64 方向控制系統(tǒng)圖中23為擺臂，24為裝箱節(jié)臂，25為轉(zhuǎn)向橫拉桿，26為擺桿，27為拉桿，28為方向盤。圖中為其中一半的結(jié)構(gòu)，另一半結(jié)構(gòu)大略相似，在此不再贅述。 密封 概述水陸兩棲快艇要考慮在水中的密封，防止水進入快艇影響內(nèi)部機構(gòu)的運行。具體密封情況參照一般船體螺旋槳處的密封。兩棲快艇需要密封的主要部分有：后輪輪軸與車體之間的密封，前后輪懸架和車體間的密封，螺旋槳和車體間的密封。 大體方案一般船舶螺旋槳和船體之間的密封多數(shù)采用數(shù)個軸頸軸承代替普通的滑動軸承或者滾珠軸承。軸承的數(shù)量和布置由軸的長度和直徑、軸的抗彎振動性能、軸的靜態(tài)彎曲線以及彎曲應(yīng)力和軸承支撐座的強度決定。尾軸管軸承和密封比較特別，它比其它軸承要堅固得多，因為它必須承受較大的負載，還要承受螺旋槳引起的突然沖擊力（如在洶涌海浪中和突發(fā)事故時）。 尾軸管密封有各種不同的技術(shù)解決辦法。在大多數(shù)船上用單工結(jié)構(gòu)，尾部軸封保護尾軸管不進海水。尾軸管內(nèi)壓取決于船舶吃水，尾軸管內(nèi)充油，抬高油箱可以調(diào)節(jié)油壓，使之高于外部水壓。與環(huán)境有關(guān)的一項特別有意義的發(fā)展是單工緊湊空域尾軸管密封。 另外，充壓并可調(diào)壓的中間腔將油和海水隔開，即使在事故情況下海水也不能進入船內(nèi)，油也不能溢出船外。 除了螺旋槳外其他部分的密封可以參考螺旋槳的密封情況進行，在此就不再過多敘述。 本章小結(jié)本章簡略敘述了輪胎收放系統(tǒng)、方向控制系統(tǒng)以及密封方面的問題?？? 結(jié) 本次的畢業(yè)設(shè)計涵蓋的方面比較廣泛，不只是總結(jié)應(yīng)用了大學(xué)四年的所學(xué)所得，還在這個基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了其他方面的多種知識。在畢業(yè)設(shè)計的過程中，不僅鍛煉了我發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，還培養(yǎng)了自己的邏輯感，能有條不紊的進行其中各方面的工作，知道了如何科學(xué)的利用時間進行設(shè)計任務(wù)，知道了設(shè)計的標準和其中需要注意的方面。總之，這次的設(shè)計讓我從中成長，為以后更進一步的學(xué)習(xí)工作打下了基礎(chǔ)。在本次設(shè)計中，我完成的有以下幾個方面：（1） 外形的設(shè)計：在查閱資料的基礎(chǔ)上，確定馬自達6為設(shè)計模板后，參考跑車的外形，使用solidworks為設(shè)計平臺模擬設(shè)計出來了外形，并在CAD中畫出了外形的具體尺寸。（2） 總體設(shè)計：總體設(shè)計包括水陸兩棲快艇的內(nèi)部傳動系統(tǒng)的構(gòu)成以及位置分布，計算了在水中的吃水深度，以及陸地上以及水中行駛時受到的阻力，并根據(jù)選取的發(fā)動機的參數(shù)確定是否能夠滿足行駛要求，計算出了總體重心的位置，保證整體行駛的平穩(wěn)性。（3） 分動器的設(shè)計：我設(shè)計的水陸兩棲快艇以汽車為模板，在此基礎(chǔ)上進行改進，達到實現(xiàn)水陸兩用的功能，其中主要的設(shè)計方面就是分動器。在分動器的設(shè)計中，我進行了齒輪的尺寸設(shè)計，軸的尺寸設(shè)計，以及對分動器控制上的大體設(shè)